韶能集团韶关宏大齿轮有限公司 广东韶关 512000
摘要：随着现代工业的快速发展，人们的生活节奏越来越快，因此出行方式也发生了巨大的转变。由以前的步行、自行车、电动车为主逐渐发展到了以汽车为主的时代，且人们对汽车的性能及使用寿命要求也越来越高。本文对汽车齿轮的渗碳热处理工艺的现状进行了分析。
关键词：淬透性；淬火介质；温度
一、汽车齿轮渗碳的目的
热处理是机械零件及工具刀具制造过程中的重要工序，它能提高零件的使用寿命、耐磨性、抗疲劳强度。在许多情况下，热处理质量高低对成品的质量有着举足轻重的影响。渗碳是低碳合金齿轮常用的一种热处理工艺，20CrMnTi是汽车齿轮常用的材料，其典型的热处理方式是渗碳。渗碳主要目的是使产品表面具有满足工艺图纸的渗碳层深，具有高硬度及高耐磨性，并且心部具有良好的韧性。
二、汽车齿轮渗碳处理重点关注问题
1、材料的选择
钢的淬透性已成为选用钢材及生产上制定工艺规程的主要依据之一。钢的淬透性是指钢全部淬火时全部或部分地获得马氏体的难以程度。淬透性好的钢，在淬火时，可以在比较缓和的淬火剂中淬火，因而可以减少淬火产生的热应力和组织应力，对防止淬火工件的变形与开裂大有好处。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另一方面，钢的淬透性越大，转变为马氏体的体积变化也越大，零件在淬火时变形量也会大。因此，对薄壁件或对变形量要求小，以及中心部分要求韧性好的零件，则要求钢材有较小的淬透性。对于大模数或壁厚大的零件，要选择零件具有高的淬透性或者钢材的淬透性带规定在上限值。
2、淬火介质的选择
淬火介质应该具有良好的冷却性能，低的使用黏度（提高对流热传导能力，减少带出量），对零件和设备无腐蚀性何其他有害影响，淬火后零件表面光亮，无毒无异味，经济环保等特点。良好的冷却能力是我们选择淬火介质的首要因素。对于大多数钢铁材料而言，C曲线鼻尖拐点温度出现在500-600℃左右，而钢渗碳后表面相当于过共析钢，鼻尖拐点温度出现在550℃附件）。淬火介质的最大冷却速度出现在这个区域的话，对零件淬火最有利。最大冷却速度与最大冷却速度出现的温度相结合起来看。在400℃以下，进入马氏体的转变区域，冷却速度应该尽量缓慢，以免产生过大的组织应力，引起零件的变形甚至开裂。因此，良好淬火介质的冷却曲线应该具备这个特征：在500-600℃冷却速度最大，在400℃以下冷却速度缓慢。
3、淬火介质温度的选择
每种淬火介质都有厂家推荐的使用温度，我们应该在其使用温度范围内合理使用。合金钢齿轮我们常用的淬火介质是淬火油，如果提高淬油的使用温度的话，粘度是降低了，油的流动性越好，冷却速度得到少量的提高。但是油温提高了，与工件的温差减少了，能带走的热量减少了。所以升高油温对提高冷却速度效果不明显，而且升高油温还会加速淬火油的老化，经济上造成损失。因此，我们要在淬火介质的推荐范围内正确使用淬火介质。
4、淬火介质的搅拌
良好的搅拌可以避免局部淬火介质温度过高，使淬火槽中各部分的温度趋于均匀。搅动能提高工件与淬火介质之间的相对流速，从而能提高淬火介质的冷却能力。如果淬火介质选择的是淬火油，那么搅拌速度不宜太快，防止空气混入淬火油槽内，加速淬火油的老化。对于心部硬度要求较高的产品，在钢材淬透性、淬火介质的限制下，我们可以通过提高淬火介质的搅拌速度来提高齿轮的心部硬度。
5、表面非马氏体组织的控制
渗碳淬火件的非马氏体组织包括表面脱碳形成的铁素体，表层沿晶界形成的托氏体，有些是贝氏体。非马氏体会降低表面硬度、耐磨性及疲劳极限。非马氏体的形成是由于渗碳介质中的氧向钢内扩散，在晶界上形成Cr、Mn、Ti、Si等元素的氧化物，使结界处合金元素贫化，局部淬透性降低，淬火后形成非马氏体。我们可以通过以下方式来控制。（1）、在渗碳的强渗阶段，在不产生碳黑的前提下，尽可能提高气氛碳势，在高的碳势下可以显著减少内氧化并缩短渗碳时间。（2）、可在降温结束前5～10分钟内通入0.3 m3/h的NH3 对渗层进行氮化补充合金化，提高淬透性和淬硬性。（3）、提高淬火介质的冷却能力和搅拌能力。
6、残余奥氏体的控制
残余奥氏体过多的危害是零件的表面硬度低，而且残余奥氏体转变会影响尺寸的稳定性。渗碳齿轮表面存在残余奥氏体的另一危害是由于残余奥氏体是一种柔软的组织，会引起齿轮过早的滑动和滚动磨损，也会引起齿轮表面产生凹坑和剥落，最终会导致齿轮断裂。此外，在磨削过程中很容易引起磨削烧伤和磨削裂纹。要减少残余奥氏体的含量，渗碳过程注意两点：其一、淬火温度不能太高。其二、渗碳剂的活性不能太高。
三、结语
随着汽车行业市场竞争的日益激烈，满足零件热处理“优质、高效、节能、降耗、无污染、低成本、专业化、清洁生产”的要求，是汽车零件热处理的发展方向。
参考文献：
[1]侯增寿 杨思齐.热处理手册 第2版 第1卷.北京：机械工业出版社，1991年7月
[2]王忠诚 王东。汽车零件热处理实用技术。北京：机械工业出版社，2013.5
论文作者:潘玉州
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/9
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